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2016年  第35卷  第3期

水文地质
桂林甑皮岩洞穴遗址地下水示踪及污染来源分析
曾莘茹, 姜光辉, 郭 芳, 汤庆佳, 刘 凡
2016, 35(3): 245-253. doi: 10.11932/karst20160301
摘要:
桂林甑皮岩遗址周围地带地下水中污染物的种类及来源复杂。为了查明地下水系统的结构特征,分析地下水的污染物运移路径和追溯污染源,采用在线高分辨率示踪技术与人工采样相结合的方法。选取荧光素钠和罗丹明B两种示踪剂,在桂林甑皮岩遗址周围进行了三次示踪试验。根据试验结果分析地下水流场,计算地下水平均流速。结果表明地下水流速在1.6~33.91 m/d,平均值为12.92 m/d。流场内岩溶以溶蚀裂隙为主,且裂隙发育呈网络式,存在西北向东南方向的主径流带,但大型岩溶管道存在的可能性小。三次示踪试验结果均显示,投放点所在的污染源区与遗址周围地下水存在水力联系,因此,遗址附近的居民小区、学校、原砖厂等污染源对遗址下部的地下水存在潜在污染,需更大程度地划分遗址的保护范围。特别是甑皮岩景区化粪池密闭情况较差,严重危害遗址环境,必须对化粪池进行防渗处理。
易罗池岩溶水系统水化学及径流过程
陈 旭, 杜宇本, 蒋良文
2016, 35(3): 254-261. doi: 10.11932/karst20160302
摘要:
应用水化学常、微量元素、同位素分析,结合区域水均衡分析等综合手段,对云南省保山市隆阳区易罗池岩溶水系统的形成机理、径流特征进行了研究。水化学分析结果显示,易罗池泉水和沙河地表水相关性较好;水均衡分析显示,易罗池岩溶水系统中每年通过岩箐组(O1y)灰岩接受大气降水的最大补给量约为100×104m3,占易罗池岩溶大泉出口总水量1 387×104m3/a中的很小比重。本文得出易罗池泉水为沿大宝盖向斜灰岩夹层发育的岩溶管道裂隙水,与上层非可溶岩基岩裂隙水无水力联系;岩溶泉水主要在大宝盖向斜O1y地层灰岩夹层发育,于易罗池排泄,主要补给源为大宝盖向斜北西翼沙河上游朝阳寨一带的地表水。
典型喀斯特地貌类型区小流域划分——以贵州省金沙县为例
陈智虎, 杨广斌, 杨春艳, 赵连友
2016, 35(3): 262-268. doi: 10.11932/karst20160303
摘要:
我国水土保持和石漠化防治是以小流域为单元来开展工作的,而在喀斯特地区进行小流域划分的研究还比较少。以1∶5万地形图作为工作底图,进行数字化采集并结合空间插值的方法生成贵州省金沙县DEM数据,并以GIS的水文分析模块为基础,经过自动提取微流域,微流域归并,流域边界验证等过程,最终提取金沙县小流域338个。从提取的结果来看,小流域的面积集中分布在3~10 km2范围内,占小流域总数的79.29%;在完整型、区间型和坡面型三种小流域类型中,研究区小流域类型以完整型小流域为主;绝大部分流域的分界线能够达到要求,在峰林、峰丛、洼地分布的地方会出现分界线偏离山顶点或者鞍部,这些地方水系网络复杂,自动提取的小流域与实际不相符合,需要进行手动修改。
环境地质
岩溶区和碎屑岩区林地和农田土壤氮矿化过程对比研究
曾四满, 刘满强, 陈小云, 朱同彬, 曹建华, Christoph Müller
2016, 35(3): 269-273,281. doi: 10.11932/karst20160304
摘要:
通过15N标记法和MCMC氮素转化模型,研究了岩溶区(石灰性土壤)和碎屑岩区(红壤)林地和农田土壤易分解有机氮矿化(M易)、难分解有机氮矿化(M难)和总有机氮矿化(M总)速率。结果发现,土壤矿化速率受土壤类型和土地利用方式的显著影响。林地石灰性土壤M总(3.71 mg N/kg)显著低于林地红壤(5.57 mg N/kg),石灰性土壤MNlab(1.81 mg N/kg)与MNrec(1.90 mg N/kg)相近,而红壤M易(4.60 mg N/kg)显著高于M难(0.96 mg N/kg)。林地变为农田后,石灰性土壤M总 显著提高,而红壤显著降低。与林地相比,岩溶区农田土壤M易提高了72.5%,而M难下降了33.7%。碎屑岩区农田土壤M易和M难分别降低至2.47和0.46 mg N/kg。岩溶区土壤CaO和MgO含量与M易呈显著负相关,而与M难呈显著正相关,表明岩溶区土壤钙镁含量是影响氮矿化速率的重要因素。
表层岩溶带土壤温度和体积含水率对夏季暴雨事件的响应
吴 夏, 潘谋成, 朱晓燕, 白 晓, 张碧云, 张美良
2016, 35(3): 274-281. doi: 10.11932/karst20160305
摘要:
为揭示表层岩溶带土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应机制,利用HOBO土壤温度和体积含水率监测仪,连续监测2014年7-8月20 cm和70 cm土壤温度与体积含水率。结果表明:研究区域20 cm土壤温度呈日变化,这种日变化格局主要受到大气温度日变化的影响,70 cm土壤温度总体上呈上升趋势,主要受到夏季大气环流使气温升高的影响。夏季暴雨事件降低了20 cm深度的土壤温度、增加其土壤体积含水率,并且导致70 cm处土壤温度先增高后降低、土壤体积含水率升高。土壤体积含水率较低情况下,暴雨事件使得浅层较高温度土壤水快速向下移动引起升温,而后土壤体积含水率到达一定阈值后,便能够快速响应降水事件。研究表明,岩溶地区不同深度土壤温度和体积含水率受到夏季降水事件的影响存在差异。浅层土壤能够快速的响应暴雨事件,深层土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应不仅受到降水量阈值的影响,而且也受到表层土壤温度和体积含水率的制约。
改进模糊综合评价模型对岩溶山区茶叶产地土壤重金属污染评判
孙小涛, 周忠发, 黄智灵, 陈圣子, 张绍云
2016, 35(3): 282-290. doi: 10.11932/karst20160306
摘要:
优化的模糊综合评价模型,有助于查明生态茶叶园区表层土壤(0~20 cm)重金属污染状况。以Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu为评判因子,运用最小相对信息熵原理,将污染物“超标倍数法”与“双权重超标赋权法”相结合,形成综合权重,对传统模糊综合评价模型进行了改进。接着对茶叶园区土壤重金属污染做了评判,并对比评判结果。结果表明,改进后的模糊综合评价模型,在计算评判因子权重时,综合土壤重金属浓度和毒理,评判结果更加合理;该茶叶园区土壤清洁率达38.81%、尚清洁率达61.19%,尚无土壤污染区。说明该茶叶园区土壤环境质量整体较好,满足无公害茶叶产地要求;对比评判结果,改进的模糊综合评价模型等级划分更加科学,评判结果客观。为优化岩溶山区茶叶区域布局提供参考。
技术方法
电法三维成像技术在隧道岩溶探测中的应用
张 欣, 赵明阶, 汪 魁, 荣 耀, 刘 强
2016, 35(3): 291-298. doi: 10.11932/karst20160307
摘要:
南石壁高速公路隧道在雨季出现渗水现象,严重影响公路的畅通,存在安全隐患。为查明其渗水路径和水源,采用不同高密度电法测量装置进行实地测量,运用三维电阻率成像技术,结合当地地质条件和现场调查资料,分析隧道围岩的渗水情况,结果表明:高密度电法野外工作采用不同的测量装置,利用各自跑极方式的不同,在成果解释中能达到相互补充的效果;南石壁隧道围岩中内部岩溶裂隙强烈发育;岩溶水主要来自梅岭水库渗漏和雨水补给,并探明了几条主要的渗水路径。该案例说明高密度电法三维电成像技术揭示的地下地质结构,对岩溶灾害的探测、处治具有十分重要的意义。
岩溶洞穴
重庆芙蓉洞洞穴水DIC-δ13C的变化特征及影响因素
黄春霞, 李廷勇, 韩立银, 李俊云, 袁 娜, 王海波, 张涛涛, 赵 鑫, 周菁俐
2016, 35(3): 299-306. doi: 10.11932/karst20160308
摘要:
为了研究芙蓉洞滴水和池水中溶解无机碳碳同位素(DICδ13C)的变化特征、影响因素及其气候环境指示意义,于2013年5月-2014年5月对芙蓉洞进行了洞穴监测。结果显示芙蓉洞山体土壤CO2浓度和洞内空气CO2浓度均表现出明显的季节变化特征,夏半年浓度偏高,冬半年浓度偏低,受温度和降水量的共同影响。芙蓉洞5个滴水点的DICδ13C平均值为-8.98 ‰,两个池水点的DICδ13C平均值为-6.98 ‰,池水的DICδ13C比滴水的重2 ‰。对应2013年7月的干旱气候,洞穴水DICδ13C在10月相应出现明显偏重值,偏轻的DICδ13C值则是对湿润气候的滞后响应。洞穴水的DICδ13C变化对地表气候的响应具有明显的滞后期。洞穴水DICδ13C主要受土壤CO2的影响,基岩溶解作用、包气带的开放性等因素也会对洞穴水DICδ13C造成一定的影响。研究结果表明在短时间尺度上,洞穴水DICδ13C变化响应了当地降水量以及地表湿润状况的变化。
贵州织金洞洞穴CO2的来源及其空间分布特征
张绍云, 周忠发, 张 强, 谢雅婷
2016, 35(3): 307-313. doi: 10.11932/karst20160309
摘要:
为探索喀斯特高原峡谷地区高位旱洞内CO2来源及其空间分布特征,于2015年1月至2015年7月按月实施定位监测,对贵州织金洞洞穴CO2浓度和洞穴水、土壤CO2浓度和土壤水以及大气降水、山顶泉水进行监测。结果表明:(1)织金洞上覆土壤CO2浓度是大气CO2浓度的11~17倍,是洞穴CO2的4~7倍。织金洞洞内CO2的来源,横向上主要来自于气流的交换、游客的呼吸作用;垂直方向上主要来自于洞穴上方延伸入基岩中植物根系的呼吸作用,洞穴上覆基岩溶隙、溶管中进入洞穴内的大气CO2,地下河水脱气以及洞穴滴水碳酸钙的沉积释放的CO2。(2)织金洞为多进口洞,CO2浓度插值空间分布呈现两端低中间高的空间分布特征,同时在1 200×10-6~1 400×10-6高值区范围内出现800×10-6~1 000×10-6低值区特征。整体上,洞穴CO2随着进、出洞口两端海拔向洞内升高而呈上升趋势,在洞穴中部灵霄殿达到最大值。(3)洞内水和洞外土壤水均为HCO3--Ca2+型水,大气降水、山顶泉水为SO42--Ca2+型水。在垂直迁移过程中,大气降水-山顶泉水-土壤水-洞穴水不同部位水中各化学成分(硬度、Ca2+/Mg2+、HCO3-/SO42-、PCO2、SIc)各不相同。
岩溶洞穴水理化性质特征及其环境意义——以贵州织金洞为例
曹明达, 周忠发, 张 强, 谢雅婷, 张绍云
2016, 35(3): 314-321,348. doi: 10.11932/karst20160310
摘要:
为揭示洞穴水地球化学特征的动态变化特征、控制因素及其环境意义,从2015年1月至2015年6月对贵州织金洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测,结果表明:①织金洞洞穴水的水化学类型主要为HCO3--Ca2+-Mg2+型水,阴离子中HCO3-占84.5%以上,阳离子中Ca2+、Mg2+为优势离子;②洞穴滴水 EC、Ca2+、 Mg2+、HCO3-、SO42-浓度均大于石灰岩石裂隙水、池水相应的浓度;③洞穴水滴率、滴量、Ca2+、HCO3-以及Ca2+/HCO3-比值对气候有一定的响应,其地球化学指标具有显著的季节效应;④洞穴滴水中的EC与Ca2+离子浓度呈显著线性关系。
喀斯特洞穴体系元素迁移及环境指示研究进展
李 渊, 刘子琦, 吕小溪
2016, 35(3): 322-331.
摘要:
洞穴滴水与沉积物中的元素作为环境替代指标,在反映其物质来源以及反演古环境气候的研究中有着重要的作用,已受到国内外学者的广泛关注。本文在总结前人研究成果的基础上,概述了喀斯特洞穴体系中的元素迁移机理,重点对土壤、基岩、滴水中Ca、Mg、Sr、Ba四种元素的迁移变化机制进行了系统归纳;结合环境影响因素,分析了各元素的来源与特性,进而对滴水与沉积物中元素比值所反映的环境指示意义进行了综述。同时提出,应深入探究洞穴体系的元素迁移机制;结合洞穴环境体系的自身特点,区分元素指标在不同环境中的信息指示特征,提高沉积物中元素指示古气候环境信息的精准性;结合石漠化地表环境特征,从洞穴滴水的降雨响应研究入手,建立石漠化环境地下监测指标体系。
生态地质
西南岩溶石山地区生态承载力的演变及动力机制——以贵州省为例
杨廷锋
2016, 35(3): 332-339. doi: 10.11932/karst20160312
摘要:
生态可持续发展是区域永续发展的重要条件,西南岩溶石山地区生态承载力供给状况及其支撑社会经济发展的水平是地区发展关注的重要问题。文章以贵州为例,采用基于生态足迹理论下的生态承载力计算方法,利用贵州1978-2013年各类型土地利用面积数据计算并分析了贵州生态承载力的演变特征和动力机制。结果表明:贵州多年平均的生态承载力总量为2 690.560万hm2;经历了1978-1986年的低值期(年均2 440.734万hm2)、 1987-1989年的提高过渡期,到1990-2013年达到较高水平(多年平均值2 899.654万hm2);但贵州的人均生态承载力总体上呈降低趋势(多年平均值为0.796 hm2);各类土地提供的承载力中,耕地的生态承载力最大,占65.9%,其次是林地占25.4%,建筑用地占7.2%,牧草地占1.4%,水域约占0.13%;1978-1985年,贵州生态有盈余,但逐年减少,从1986年开始出现亏损,并呈逐年增大趋势;贵州生态承载力的演变主要受土地利用方式、土地生产能力和人口数量的驱动。
基于3S技术的岩溶地区城市景观生态安全评价——以贵阳市为例
李雪冬, 杨广斌, 周 越, 李 冰, 张旭亚
2016, 35(3): 340-348. doi: 10.11932/karst20160313
摘要:
基于景观生态学理论,借助多时相遥感数据与GIS空间分析技术,运用“压力-状态-响应(press-state-response,PSR)”模型,构建岩溶地区城市景观生态安全评价体系,通过空间叠加分析得到2000年和2013年贵阳市城市生态安全等级分布图,并就其空间分布规律与演化特征进行了对比分析,结果表明:2000年、2013年贵阳市城市生态安全指数均较低,2000年处于安全级别以上的值为3.04,2013年处于安全级别以上的值下降到1.78,在空间分布上呈西南向东北递增的趋势;在2000-2013年间,景观生态安全指数除湿地以外其他景观类型均呈现明显的下降趋势,其中农田恶化较为明显,湿地是唯一改善的景观类型。研究时段内贵阳市景观生态安全状况处于恶化趋势,因而建议在今后的城市规划与建设中应优化土地利用格局,以提高城市景观生态安全水平。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日